К.ф.-м.н.
Горбачук В.М.
Інститут кібернетики імені В.М.
Глушкова НАН України
ПРИБУТКИ КОНКУРУЮЧИХ
ЕНЕРГОГЕНЕРУЮЧИХ ФІРМ
Перехід від централізованої планової економіки до децентралізованої ринкової означає перехід до ринкових стимулів, зокрема прибутку [1].
Традиційне планування розширення генерації (generation expansion planning; GEP) комунальної послуги (комунального продукту) має на меті централізований
пошук таких технології, величини розширення, вибору місця та часу для
будівництва нової потужності генеруючої установки, які мінімізують витрати і
задовольняють плановий зростаючий попит. Внаслідок дерегуляції GEP має інші цілі: кожна (генеруюча) фірма,
конкуруючи з іншими, здійснює свій інвестиційний план для максимізації свого
прибутку [2].
Оскільки за дерегуляції відпадає потреба у
традиційній гарантованій віддачі на інвестиції, то конкуруючі інвестори,
прагнучи швидшої окупності своїх інвестицій, звужують горизонт планування.
Конкуренція не створює повністю конкурентної структури у галузі надання комунальної
послуги: оскільки галузь складається з певної кількості 
фірм з існуючими
технологіями, то дерегульована галузь матиме олігополістичну структуру. Чим
довший горизонт планування 
, тим більша вірогідність появи нової фірми у галузі.
Крім того, конкуренція веде до стратегічної
взаємодії фірм, що планують розширення генерації: фірми мають вищі ризики і
прагнуть швидших віддач, а рішення кожної фірми впливає на рішення і прибутки
інших фірм.
Вважаємо, що фірми галузі виробляють однорідний
продукт, який не зберігається, тобто всі обсяги виробленого продукту негайно
продаються. Це стосується первинних продуктів конкурентних ринків генерації,
енергії і пропускної здатності.
Ринкова ціна визначається через процес аукціону,
що врівноважує пропозицію галузі та агрегований попит на однорідний продукт.
Подібний процес характерний для організованих ринків сільгосппродуктів таких,
як пшениця, кукурудза, рис. Дерегульоване GEP передбачає вибір обсягу розширення кожною фірмою. У галузях, де генерація
визначається пулом, ціни
визначаються після вибору обсягів. Прикладами пулу є колишній британський
енергетичний пул (British Power Pool) і система енергобіржі незалежних
системних операторів ISO/PX Каліфорнії (ISO означає independent system operator, а PX – power exchange).
Коли фірми обирають обсяги розширення неодночасно,
то якась фірма має перевагу, що викривлює конкуренцію.
Двокрокове GEP, де на першому кроці визначається обсяг, а на другому – ціна, зводиться до
олігополії Курно, де стратегіями є обсяги.
GEP включає рішення про будівництво нової установки в окремий момент часу при наявних технологічних можливостях з використанням вугільнопаливних, нафтопаливних, ядерних, газотурбінних блоків тощо.
Нехай єдина енергобіржа (ринок енергії; РЕ) сприяє
купівлі та продажу енергії через аукціони. Крім того, є ринок в реальному часі
(РРЧ), що збалансовує енергію, яка надходить в реальному часі через пропозиції
енергії та переможні пропозиції резервів. Для простоти припустимо, що продаж енергії
відбувається тільки через енергобіржу і немає двосторонніх угод на такий продаж
між фірмами. Вважаємо, що існують довгострокові контракти на резерви, які
забезпечуються ISOs за наперед
визначеною ціною.
Припускаємо, що будь-яка фірма 
, самостійно вибираючи свій рівень резерву потужності,
спочатку пропонує всю свою нерезервну потужність на РЕ, а потім пропонує на РРЧ
всю потужність, відхилену РЕ, разом з усім законтрактованим резервом
потужності. Коли фірми діють самостійно і конкурують між собою, то продають
енергію за ціною, рівною граничним витратам (якщо дві фірми належать одному
власнику, то вони не конкурують між собою). Наслідки аукціонів – врівноважуючі (clearing) ціни та плани обсягів виробництва кожною фірмою.
Якщо цінова пропозиція фірми перемагає в аукціоні, то фірма дістає платежі за
енергію за врівноважуючою ціною.
Виручка (revenue) фірми 
складається з ринкових
платежів 
на РЕ та РРЧ, а також
законтрактованих платежів 
за резерви, де: 
– рішення фірми про резервування
потужності; 
– вектор резервування
потужності; 
– рішення фірми про розширення
потужності; 
– вектор розширення
потужності; 
– галузева пропозиція
резерву потужності; 
– ринкова ціна одиниці
законтрактованих резервів.
Ринкові платежі фірмі становлять
,
де: 
– паливна гранична
вартість (marginal cost) на ЕР (у період 
), яка за припущенням дорівнює ціні (price) продажу енергії; 
– зобов’язання
виробництва енергії (energy) фірми ; 
– паливна гранична
вартість на ринку в реальному часі (real time); 
– виробництво в
реальному часі фірми .
Законтрактовані платежі фірмі за резерви становлять
,
де: 
– рівень вимушеного
простою (outage) фірми ; 
– крива тривалості еквівалентного
навантаження (equivalent
load duration curve) початкової
(існуючої) системи; 
– загальна потужність
існуючої системи; 
– середня (average) по системі споживча вартість простою.
Витрати фірми – це її експлуатаційні
витрати 
, середньорічна вартість 
капітальних (capital) інвестицій, втрати від простоїв
.
Тоді кожна фірма максимізує по 
, 
свій прибуток
,
враховуючи також балансові обмеження на ЕР і РРЧ
, 
,
, ,
де 
– навантаження (load).
Триває реструктуризація Європейського ринку електрики, в який поступово інтегрується Україна [3]. Інтеграція різних національних ринків через підхід так званого поєднання ринків (market coupling) на початок XXI сторіччя вважається найпередовішим ринковим планом. Якщо стандартний підхід США до реструктуризації спрямований на перетворення численних обмежень, що з’являються в електросистемі, у спеціально підібрані ринки, то підхід поєднання ринків істотно покладається на РЕ, залишаючи більшість цих обмежень на розсуд передавальних системних операторів. Передавальний системний оператор (transmission system operator; TSO) – це компанія, відповідальна за експлуатацію, збереження та розвиток передавальної системи для області управління та її кущень (www.entsoe.eu). Щоб брати до уваги обмеження електросистеми, TSO може застосовувати суміш ринків та розрахунки. У результаті ринок може не вказувати цін для деяких обмежень і тому бути неповним (incomplete).
Список використаних джерел:
1.
Горбачук В.М.
Енергетичний сектор в економічній моделі України / В.М. Горбачук, А.О. Дроб’язко
// Електроенергетика України: стратегія ефективності; гол. ред.: І.Р.
Юхновський; ред.: В.Г. Бар’яхтар, В.М. Горбачук, В.А. Копилов, М.М. Кулик, В.Т.
Меркушов, Г.Г. Півняк, С.Б. Тулуб. – К.: Міжвідомча аналітично-консультативна
рада з питань розвитку продуктивних сил і виробничих відносин; ACCELS, 2001. – С. 63–67.
2.
Chuang A.S. A game-theoretic model for generation expansion
planning: problem formulation and numerical comparisons / A.S. Chuang, F. Wu, P. Varaiya // IEEE
transactions on power systems. – 2001, November. – P. 885–891.
3.
Борисенко А.В. Рівноважна модель вводу генеруючих
потужностей в умовах недосконалої конкуренції / А.В. Борисенко, С.Є. Саух // Новини енергетики. – 2009. – № 12. – С. 23–29.